DE4205577A1 - Breitbandige hohlleiter-serien-parallelverzweigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine breitbandige Hohlleiter- Serien-Parallelverzweigung (E-H-Verzweigung; Magisches T) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Entkoppelte Serien-Parallelverzweigungen sind beispielsweise aus dem Buch von Meinke/Gundlach: "Taschenbuch der Hochfre­ quenztechnik", 1956, Springer-Verlag, Seiten 321 und 322 bekannt und finden in der Hohlleitertechnik vielseitige Anwendung, z. B. in Mikrowellenbrücken oder bei Summen- und Differenzspeisungen als kombinierte Serien- und Parallel­ schaltung.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Grund­ form einer solchen E-H-Verzweigung mit einem H-Arm 1, einem E-Arm 2 und zwei symmetrischen Seitenarmen 3 und 4. In dieser "Leerform" hat die Verzweigung, von den Armen 1 bzw. 2 aus gemessen, zu den angepaßt abgeschlossenen Seitenarmen 3 und 4 Stehwellenverhältnisse (SWR-Werte) zwischen 3 und 4 in einem Hohlleiterband von beIspielsweise 1,25·f_kH10f1,9·f_kH10. Zur entscheidenden Verbes­ serung dieser Werte ist es bekannt, ins Verzweigungszentrum einen komplexen, metallischen Einsatz einzubringen, der be­ züglich der Seitenarme 3 und 4 symmetrisch ist.

Auf dem Markt erhältlich ist ein von der englischen Fa. Quasar produziertes Magisches T, das zum Teil in Frästechnik herge­ stellt ist und zur Verbesserung der Reflexionswerte einen besonders gestalteten Einsatz im Verzweigungszentrum aufweist. In den Fig. 2 und 3 ist dieser bekannte Einsatz in zwei zum Teil geschnittenen Seitenansichten dargestellt. Der Einsatz wird durch eine runde Öffnung in der unteren Breitseitenwand ins Verzweigungszentrum geschoben und beginnt hinsichtlich seiner elektrisch wirksamen Teile, ausgehend von unten, mit einer runden Basisplatte 5, die an der linken Schmalseitenwand in Fig. 3 linienförmig fast anliegt. Die Basisplatte 5 trägt einen dreifach gestuften Steg 6, dessen höchste Stufe in Fig. 3 links gleich der Hohlleiterhöhe b ist. Auf dieser Stufe ist ein Querbalken 7 aufgeschraubt, der einschließlich Schrauben­ kopf 8 in den E-Arm 2 ragt, an dessen linker Schmalseitenwand in Fig. 3 fast anliegt und ebenso an der linken und rechten Breitseitenwand des Seitenarms 2 in Fig. 2. Funktionell sehr wichtig ist eine in den Seitenarm 2 hineinragende Blechfahne 81, die oben mit 45° abgeschrägt ist (Fig. 3) und unten an einem runden Stiel 82 in der mittleren Stufe des Stegs 6 vertikal verschiebbar und drehbar gelagert ist. Ferner sind zwei Abgleichschrauben 9 vorhanden. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Anordnung hat mit ihrer verifizierten, sich über ein ganzes Hohlleiterband erstreckenden Anpassung (Fullband- Matching) verhältnismäßig günstige Eigenschaften. Hingegen ist die Einsatzmöglichkeit dieser bekannten Verzweigung wegen vie­ ler sehr schmaler, aber durchscheinender Spalte der Einsatz­ konturen zu den Hohlleiterwänden im Richtfunk mit höchsten Anforderungen an die Klirrtondämpfung sehr stark einge­ schränkt. Die bekannte Anordnung ist außerdem als Ganze nicht numerisch gesteuert (NC) fräsbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vollständig NC-fräsbare E-H-Verzweigung zu schaffen, die aus möglichst wenigen, z. B. zwei Einzelteilen besteht und die in breiten Frequenzbändern sehr reflexionsarm ist, z. B. in Frequenzbändern von etwa 10% Breite einen Reflexionsfaktor r<2% aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben Merkmale gelöst. Bei der entsprechend der Erfindung ausge­ bildeten Verzweigung ist kein nachträglich eingebrachter Anpassungseinsatz vorgesehen. Es sind anstelle dessen Wandvor­ sprünge vorhanden, die sich zusammen mit den übrigen Hohllei­ terwänden aus dem vollen Material herausfräsen lassen, so deß Kontaktprobleme zu den Hohlleiterwänden völlig eliminiert sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Fig. 4 erläutert.

Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine gemäß der Erfindung ausgebildete E-H-Verzweigung. Sie besteht aus zwei vollständig NC-gefrästen Teilen 15 und 16 sowie aus einem nachträglich eingebrachten, einen runden Querschnitt aufwei­ senden Stableiter 12, der symmetrisch bezüglich der Seitenarme 3 und 4 in den E-Arm 2 hineinragt.

Herstellungstechnisch vorrangig ist, wie die Teilungsebene am günstigsten gelegt wird. Nach Fig. 4 erfolgt die auch elek­ trisch optimale Teilung so, daß der E-Arm 2 und die beiden Seitenarme 3 und 4 entlang den Mitten ihrer Breitseiten ge­ teilt sind. Die Trennfugen sind durch strichpunktierte Linien 17 dargestellt. Die beiden Teile 15 und 16 lassen sich in je einer Aufspannung mit parallel zur Achse des H-Armes 1 ver­ laufender Fingerfräserachse fräsen. Diese Teilung ist zumin­ dest außerhalb der Feldverzerrungen im Nahbereich des Ver­ zweigungszentrums querstromfrei und damit frei von einschlä­ gigen Zusatzverlusten.

Die Wandvorsprünge in der Verzweigung nach der Erfindung wer­ den zusammen mit den übrigen Hohlleiterwänden aus dem vollem Material herausgefräst, so daß keine Kontaktprobleme zu den Hohlleiterwänden entstehen können.

Die zur Anpassung notwendigen Wandvorspränge beginnen in der in Fig. 4 dargestellten Verzweigung von unten mit einer rechteckförmig ausgebildeten Basisplatte 10. Die hintere Schmalseitenfläche der Basisplatte 10 ist mit der rückwärtigen durchgehenden Schmalseitenwand 13 der beiden Seitenarme 3 und 4 fest verbunden. Die Basisplatte 10 hat das zum H-Arm 1 nach vorne weisende Maß a_p, die in Querrichtung gemessene Länge 1 _p und ist b_p hoch. Die Anschlußhohlleiter haben eine Breite a und eine Höhe b. Die den beiden Seitenarmen 3 und 4 zugewand­ ten Seitenflächen der Basisplatte 10 haben einen vom Fräser­ radius her gegebenen Radius R. Die Basisplatte 10 trägt einen mit ihr vorne bündigen Mittelsteg 11 der Länge 1 _s und der Höhe b_s-b_p. Auf die obere Fläche des Mittelstegs 11 ist der runde Stableiter 12 seitensymmetrisch aufgesetzt. Er hat einen Durchmesser d_s1 und eine Länge 1 _s1 und hat von der rückwärtigen Schmalseite einen Abstand a_s1. Der Stableiter 12 ist gegenüber der Mitte der Hohlleiterbreite etwas nach vorne geschoben.

In einem Abstand Q_R vor der rückwärtigen Schmalseite 13 steigt die Höhe des Mittelstegs 11 auf die Rechteckhohlleiterhöhe b an und geht stufenlos in einen Querbalken 14 über, der mit einer Höhe h_qb nach oben in den E-Arm 2 hineinragt. Die dem Stableiter 12 gegenüberstehenden Breitseitenteilflächen im E-Arm 2 sind zur Kompensation der kapazitiven Wirkung des Stableiters 12 zurückgesetzt.

Vorteilhafte Weiterbildungen zum Anpassungsfeinabgleich sind eine kleine Ausfräsung am vorderen Ende des Mittelstegs 11, kleine zusätzliche Stufen an der rückwärtigen Schmalseite 13 zu den Seitenarmen 3 und 4 hin im Anschluß an den Mittelsteg 11 mit voller Höhe b und kleine Ringe am Stableiter 12.

Der H-Arm 1 wird nach Fig. 4 als nach vorne weisender Durchbruch ausgeführt. Zur Kompensation der fräserbedingten Eckenradien R werden die Maße des Querschnitts des H-Arms 1 auf a₊ und b₊ erhöht gemäß den aus T.S. Saad "Microwave Engineers′ Handbook", Vol. 1, Artech House, Inc., 1971, Seite 26 bekannten Gleichungen 2a=2a₊-1,717 R²/b₊ und a₊/b₊ =a/b.

Geht der H-Arm 1 beispielsweise an seiner unteren Breitseiten­ fläche bündig in die Verzweigung über, so entsteht wegen der etwas größeren Höhe b₊ am H-Arm 1 oben eine kleine Stufe. Rei­ nes Auf- und Abschieben des H-Armes 1 stört die Verzweigungs­ symmetrie nicht und dient eher einer Anpassungsverbesserung. Analoges gilt für das Vor- und Zurückschieben des E-Armes 2.

Die mit dem NC-Fräsverfahren erreichbare sehr gute mechanische Symmetrie der Verzweigung nach der Erfindung ergibt äußerst günstige Entkopplungswerte.

Claims (10)

1. Breitbandige Hohlleiter-Serien-Parallelverzweigung (E-H- Verzweigung; Magisches T) mit einem H-Arm, einem E-Arm, zwei symmetrisch angeordneten Seitenarmen und mit einer bezüglich der beiden Seitenarme symmetrisch im Hohlleiterinnern und dort im Verzweigungszentrum angeordneten metallischen Anpassungs­ einrichtung, die auf der die E-Arm-Abzweigung nicht enthalten­ den Breitseitenfläche der beiden Seitenarme in einem gegen­ überliegend zu dieser E-Arm-Abzweigung liegenden Bereich eine Basisplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (10) rechteckförmig ausgebildet und an einer ihrer vier Schmalseiten mit der die H-Arm-Abzweigung (1) nicht enthaltenden, also durchgehenden Schmalseitenwand (13) der beiden Seitenarme (3, 4) verbunden ist, daß auf der Basis­ platte ein parallel zur Richtung der H-Arm-Längsachse verlau­ fender Mittelsteg (11) angeordnet ist, der auf der Seite zur H-Arm-Abzweigung hin mit der Basisplatte bündig abschließt und auf der anderen Seite bis zur durchgehenden Schmalseitenwand (13) der beiden Seitenarme (3, 4) reicht, aber in einem be­ stimmten Abstand (a_R) davor auf die Schmalseitenhöhe (b) des Rechteckhohlleiters abrupt ansteigt und dort stufenlos in einen in den E-Arm (2) hineinragenden Querbalken (14) über­ geht, und daß senkrecht auf der oberen Fläche des Mittelstegs (11) ein einen runden Querschnitt aufweisender Stableiter (12) aufgesetzt ist, der in den E-Arm hineinragt.

2. Hohlleiter-Verzweigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden dem Stableiter (12) gegenüberstehenden Breitseiten­ flächen im E-Arm (2) zurückgesetzt angeordnet sind.

3. Hohlleiter-Verzweigung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ausführung in numerisch gesteuerter (NC)-Frästechnik, so daß die Anpassungseinrichtung mit Ausnahme des Stableiters (12) von Wandvorsprüngen gebildet wird, die zusammen mit den Hohlleiterinnenwänden aus dem vollen Material herausgefräst sind.

4. Hohlleiter-Verzweigung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Zusammen­ setzung aus zwei vollständig NC-gefrästen Teilen (15, 16) und einem nachträglich eingebrachten Stableiter (12).

5. Hohlleiter-Verzweigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfugen (17) zur Bildung der beiden NC-fräsbaren Teile (15, 16) so liegen, daß die beiden Seitenarme (3, 4) und der E-Arm (2) entlang den Mitten ihrer Breitseiten geteilt sind, so daß sich beide Teile in je einer Aufspannung mit Fingerfräserachse parallel zur Längsachse des H-Armes (1) fräsen lassen.

6. Hohlleiter-Verzweigung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle parallel zur Längsachse des H-Armes (1) und damit auch zur Fräsachse verlaufenden Längskanten nicht scharfkantig sind, sondern einen Eckenradius (R) aufweisen.

7. Hohlleiter-Verzweigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächlichen Querschnittsabmessungen (breitseitig a₊, schmalseitig b₊) des H-Armes (1) geringfügig vergrößert sind gemäß den Gleichungen 2a=2a₊-1,717·R²/b₊ und a₊/b₊=a/b.

8. Hohlleiter-Verzweigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zum H-Arm (1) gerichteten Ende des Mittelstegs (11) eine kleine Ausfräsung vorgesehen ist.

9. Hohlleiter-Verzweigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Übergangsbereich zwischen dem Mittelsteg (11) und der durchgehenden Schmalseitenfläche (13) der beiden Seitenarme (3, 4) kleine zusätzliche Stufen vorgesehen sind.

10. Hohlleiter-Verzweigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um den Stableiter (12) herum kleine ringförmige Erhebungen vorgesehen sind.